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1、1,9.1 数字系统概述,一、数字系统组成,由若干这样的数字电路和逻辑部件构成的，按一定顺序处理和传输数字信号的设备，称为数字系统。,控制单元根据外部输入信号及数据处理单元提供的状态信息，决定下一步要完成的操作，并向数据处理单元发出控制信号以控制其完成该操作。通常以是否有控制单元作为区别功能部件和数字系统的标志，凡是包含控制单元且能按顺序进行操作的系统，不论规模大小，一律称为数字系统，否则只能算是一个系统部件，不能称为一个独立的数字系统。,第9章 典型数字系统,2,二、数字系统的设计方法,层次化设计是指在一个大型设计任务中，将目标层层分解，在各个层次上分别设计的方法。,1、高层次设计,在整个设
2、计任务上进行行为描述的设计方法没，称为高层次设计。,2、底层次设计,从事某一模块、某一元件行为设计称为底层设计。,第9章 典型数字系统,3,（1）在一个设计组中，各个设计者可独立地以不同的设计文件设计不同的模块元件。 （2）各个模块可以被其他设计者共享，或备以后使用。 （3）层次设计可使系统设计模块化，便于移植，复用。 （4）层次设计可使系统设计周期更短，更易实现,3、层次化设计的特点,第9章 典型数字系统,4,9.2 微波炉定时器芯片的设计,一、功能描述,1.设定复位开关 2.设定启动开关 3.烹调时间设置控制信号 4.显示烹调时间的进行情况 5.测试七段数码管工作是否正常,第9章 典型数字
3、系统,5,min_msb,第9章 典型数字系统,6,二、工作过程,1.上电后系统处于复位状态 2.按 set_time键设定烹调时间 3.系统自动回到复位状态,同时4个数码管会显示时间 4.按start_time键后系统进入烹调状态 5.系统可以按reset键随时回到复位状态 6.在复位状态下按test键可以测试数码管工作是否正常,三、模块划分,1. 控制状态机:工作过程中的状态转换。 2.数据装入器:根据控制信号选择定时时间、测试数据或完成 信息的装入。 3.定时器:时间递减计数、数据译码、提供烹调完成的状态信号。,第9章 典型数字系统,7,第9章 典型数字系统,8,四、控制状态机的设计,1
4、.复位状态(idle) 2.数码管测试状态(lamp_test) 3.烹调时间设置状态(set_clock) 4.减数定时状态(timer) 5.完成信息显示状态(done_msg),五、数据装入器的设计,1. 当load_8888=1,输出测试数据 2. 当load_clk=1,输出设置烹调的时间数据 3. 当load_done=1,输出完成信息数据 4.load用来表明timer将处于数据装入状态并装入有效数据,第9章 典型数字系统,9,六、定时器的设计,计数器分为4个内部模块:零指示模块、译码器模块、减法器模块、 双端口装入寄存器模块。,第9章 典型数字系统,10,9.3 交通灯控制器的
5、设计,一、设计任务,设计一个十字路口交通灯控制器，A方向和B方向分别设置左拐（L）、绿（G）、黄（Y）和红（R）四盏灯，以及倒计时显示器，用于指挥车辆和行人有序地通行。左拐灯（L）亮表示左转车辆可以通行；绿灯（G）亮表示直行车辆可以通行；黄灯（Y）亮表示左转或直行车辆即将禁行；红灯（R）亮表示左转和直行车辆禁行；倒计时显示器用来显示允许通行或禁止通行的时间。A方向的显示灯分别用al、ay、ag、ar表示；B方向的显示灯分别用bl、by、bg、br表示。,第9章 典型数字系统,11,二、设计要求,（1）在十字路口A和B两个方向各设一组左拐、绿灯、黄灯、红灯。显示顺序的：左拐、绿灯、黄灯、红灯。
6、（2）在A和B两个方向各设一组倒计时显示器。A方向左拐、绿灯、黄灯、红灯的显示时间分别为15s、40s、5s、55s。B方向左拐、绿灯、黄灯、红灯的显示时间分别为15s、30s、5s、65s。 （3）控制器有5种工作方式。可通过方式开关的控制进行切换。其中，前4种方式用于特殊情况，第5种方式为正常情况下的工作方式。,第9章 典型数字系统,12, A方向左拐长时间亮，B方向红灯亮，允许A方向左转车辆通行。 A方向绿灯长时间亮，B方向红灯亮，允许A方向车辆直行。 B方向左拐长时间亮，A方向红灯亮，允许B方向左转车辆通行。 B方向绿灯长时间亮，A方向红灯亮，允许B方向车辆直行。 自动工作方式，两个方向的灯按显示顺序，交替循环显示。 （4）控制器设有工作方式状态显示，以指示系统运行的工作状态。 （5）系统设有总复位开关，可在任意时间内对系统进行复位。,第9章 典型数字系统,13,三、交通灯系统框图,第9章 典型数字系统,14,四、工作方式设定,第9章 典型数字系统,15,五、状态转换表,第9章 典型数字系统,
